唐朝著名詩(shī)人王昌齡在《從軍行七首》中寫道“大漠風(fēng)塵日色昏”，形象地描述了我國(guó)西北地區(qū)的自然環(huán)境。在生命的禁區(qū)，卻總會(huì)出現(xiàn)生命的奇跡。中國(guó)第四大沙漠——騰格里沙漠的東南緣，廣泛分布著不同類型的生物土壤結(jié)皮（Biological Soil Crusts，BSCs），這些頑強(qiáng)的生命共同體給予了沙漠結(jié)實(shí)的外衣，阻止了飛沙走石，也證明了生命的頑強(qiáng)力量。

生物土壤結(jié)皮是干旱半干旱荒漠地表景觀的重要組成部分，由隱花植物如藍(lán)細(xì)菌、綠藻、硅藻、地衣、苔蘚和土壤中微生物以及其他相關(guān)生物體通過菌絲體、假根和分泌物等與土壤表層顆粒膠結(jié)形成十分復(fù)雜的有機(jī)復(fù)合體。隨著結(jié)皮的發(fā)育演替，結(jié)皮中生物群落結(jié)構(gòu)不斷變化，能夠顯著改善干旱、半干旱環(huán)境中表層土壤的物理屬性。

宏基因組技術(shù)基于環(huán)境樣品中所有微生物的DNA 來獲得微生物群落遺傳信息, 可以更好地描述環(huán)境中微生物群落的生態(tài)功能。借助生物信息學(xué)分析軟件和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以預(yù)測(cè)分析蛋白質(zhì)序列并注釋蛋白質(zhì)功能，分析潛在的基因功能。

本文借助宏基因組學(xué)技術(shù)，以騰格里沙漠東南緣廣泛分布的生物土壤結(jié)皮優(yōu)勢(shì)組分蘚類結(jié)皮土壤中微生物基因組DNA為研究對(duì)象。結(jié)果表明，蘚結(jié)皮土壤中細(xì)菌域微生物最多，其次為古生菌域和真核生物域。在細(xì)菌域中，放線菌門數(shù)量最多，其次是變形菌門和藍(lán)細(xì)菌門。基于eggNOG和KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)構(gòu)建的非冗余基因集進(jìn)行功能預(yù)測(cè)，蘚結(jié)皮土壤中基因多樣性和代謝路徑多樣性高。蘚結(jié)皮土壤中與固氮相關(guān)的代謝通路豐度低可能是蘚結(jié)皮固氮量微弱的根本原因，造成利用大氣中氮?dú)夂铣砂钡纳鷳B(tài)功能減弱。而蘚結(jié)皮已經(jīng)形成的氮庫(kù)主要通過硝酸鹽還原途徑將硝酸鹽還原成銨鹽，可能用于蘚結(jié)皮微生物組自身的氨基酸合成，也可能為蘚類植物的生長(zhǎng)提供有效氮源。

風(fēng)沙危害留下的痕跡

蘚結(jié)皮的真實(shí)面貌

蘚結(jié)皮阻止了飛沙走石，迎來了新的生命